Исследователи из Института химической физики им. Н. Н. Семенова РАН и Московского физико-технического института (МФТИ) показали, что сенсоры на основе бинарных смесей металлоксидных наночастиц достаточно чувствительны, чтобы предупреждать о возможной террористической угрозе и эффективно обнаруживать загрязняющие вещества. Результаты опубликованы в журнале Sensors and Actuators B: Chemical.

Стремительный рост промышленного производства и ухудшение экологической ситуации требует разработки высокоэффективных и селективных сенсоров для обнаружения различных загрязняющих веществ в окружающей среде. Для газовых датчиков существует еще одна актуальная задача — предупреждение о возможной террористической угрозе.

«Правильно подобранная рецептура сенсора позволяет увеличить его эффективность в десятки раз и добиться рекордно коротких времен срабатывания, что особенно важно для предотвращения террористических актов», — говорит руководитель коллектива Леонид Трахтенберг, профессор Кафедры химической физики МФТИ и заведующий Лабораторией функциональных нанокомпозитов ИХФ РАН.

Ученые в своей работе показали, что наиболее перспективными являются бинарные металлоксидные сенсоры, один из компонентов которых характеризуется высокой концентрацией электронов проводимости, а другой обладает сильными каталитическими (ускоряющими химические процессы) свойствами.

На рисунке: Схематическое изображение бинарного металлоксидного сенсора: 1 — наночастицы оксида, обладающего каталитической активностью; 2 — наночастицы оксида c высокой концентрацией электронов проводимости.

При детектировании газа в такой смешанной системе есть все необходимое для эффективной работы сенсора — поставщик электронов и условия для «комфортного» протекания химических превращений. Улучшению сенсорной эффективности способствуют также образование дополнительных химически активных центров сорбции («прикрепления к поверхности наночастицы») молекул.

«Наши планы включают дальнейшее изучение тех возможностей, которые открывает использование многокомпонентных смесей металлоксидных наночастиц и нановолокон для приготовления сенсоров. Разработка новых эффективных рецептур и в дальнейшем будет вестись на разумном сочетании развития теоретических представлений о механизмах работы сенсора и экспериментальных возможностей», — комментирует Леонид Трахтенберг.

Одним из весьма перспективных путей развития является использование для создания газовых сенсоров смешанных металлоксидных нановолокон типа «ядро (оксид I) — оболочка (оксид II)».